记录宋代很重视天象观测，为了避免天文观测人员谎报、漏报、错报天象，同时也为了提高司天监人员的责任心，除司天监外，还在皇宫内再设天文院，也进行天象观测，并于次日清晨用以核对司天监的报告。于是司天监与天文院两边的天文观测人员都不敢懈怠，故天象记录多而详细，有些记录具有重要的科学价值。
1006 年在豺狼座爆发了一颗超新星，据研究，这颗星最亮的时候达到—9.5 等，即当时的亮度约相当于满月亮度的十分之一。这次爆发所留下的遗迹是一个射电源，仍为现代天文学家所关注。关于这颗超新星的爆发，宋代留下了较详细的记录。如《宋史·天文志》载：“景德三年（1006）四月戊寅，周伯星见，出氐南骑官西一度，状如半月，有芒角，煌煌然可以鉴物，历库楼东。八月，随天轮入浊。十一月复见在氐。自是，常以十一月辰见东方，八月西南入浊。”《宋会要辑稿·瑞异一》载：“（景德三年）五月一日，司天监言：先四月二日夜初更，见大星，色黄，出库楼东、骑官西，渐渐光明，测在氐三度。”
另一颗超新星更为著名，就是1054 年爆发的天关客星。《宋史·天文志》记录是：“至和元年五月己丑，（客星）出天关东南，可数寸，岁余稍没。”《宋会要辑稿·瑞异一》记录是：宋仁宗至和元年（1054）七月二十二日，“守将作监致仕杨惟德言：伏睹客星出见，其星上微有光彩，黄色。”同书记宋仁宗嘉祐元年（1056）三月，“司天监言：客星没，客去之兆也。初，至和元年（1054）五月晨出东方，守天关。昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”现代天文工作者根据这些历史记载和当前这颗超新星遗迹的状态，确定了这颗超新星的类型。他们从所记载的星的位置，最大亮度，从最亮到看不见所经历的时间，分析出它的爆发机制和爆发后的演化。现在已知，天关客星的遗迹是一个美丽的蟹状星云，星云中还有一颗中子星。它是一个强射电源，有强x 射线辐射、γ射线辐射和红外辐射等。这些都引起现代天体物理学家的极大兴趣。
沈括有一条天象记载也受到现代科学家的高度评价。《梦溪笔谈》所记载的是宋英宗治平元年（1064）的一次陨石降落：“常州日禺时，天有大声如雷，乃一大星几如月，见于东南。少时而又震一声，移著西南。又一震而坠在宜兴县民许氏园中。远近皆见，火光赫然照天，许氏藩篱皆为所焚。是时火息，视地中只有一窍，如杯大，极深，下视之，星在其中荧荧然，良久渐暗，尚热不可近。又久之，发其窍，深三尺余，乃得一圆石，犹热，其大如拳，一头微锐，色如铁，重亦如之。”短短不到200 字，将陨石降落的整个过程写了出来，对声、光、色、温、地点、过程、形状、重量、密度和降落时间等作了全面详细的描述。
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